掘進工作面過斷層破碎帶的安全措施

韓 永

（山西煤炭運銷集團華陽煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048017）

山西煤炭運銷集團華陽煤業(yè)有限公司在15#煤軌道大巷掘進過程中，遇到了正斷層，為防止冒頂事故，特制訂了本措施。

1 概況

山西煤炭運銷集團華陽煤業(yè)有限公司15#煤軌道大巷位于井田北部，煤層平均厚度為2.7m，有厚度0.3m的夾石，傾角2.4°。15#煤軌道大巷的設計長度為900m，巷道斷面為4.0×3.6m，主要用來分擔該礦井的輔助運輸任務。K2灰?guī)r為15#煤軌道大巷直接頂，厚度約為7.7m，巖石堅硬。根據該礦地測相關部門的檢測資料，當在15#煤軌道大巷進行掘進時，在670m處有一條正斷層，其落差大約為2.4m，斷層傾角小于65°。初步支護設計主要采用鋼筋拖梁、錨索錨桿、金屬網等進行，方式為聯合支護。在過此斷層前，提出了合理有效的安全技術措施，在過斷層破碎帶時，能夠保證其安全可靠有效。

2 施工技術措施分析

2.1 掘進施工工藝

在掘進過程中，如果使用強行破頂煤的方法過斷層破碎帶，不僅在一定程度上增加了破巖量，增加施工難度，同時煤的回收率也有所降低。加之在掘進過程中，受到構造應力的作用，此處頂板比較容易出現垮落現象，極容易發(fā)生安全事故。因此，通過使用松動爆破的方法過斷層破碎帶，具體施工措施如下：

（1）15#煤軌道大巷在掘進到還有50m到斷層或者破碎帶時，停止掘進，采用探巷的方法，30m探巷，20m掘進。當巷道掘進至大約680m的范圍時，在此處采用松動爆破施工方法和工藝。

圖1 210軌道巷過斷層情況

（2）掘進至682m范圍處，巷道以一定俯角（8°）保留上處頂煤，進行破底巖，同時進行下山掘進。在掘進過程中，不允許空頂作業(yè)，及時對頂板進行永久支護補打。

（3）當巷道進行下山掘進時，大約至18m位置后，頂板會進入該斷層上盤巖石層，底板露出煤層，此時要對工作面掘進角度進行及時調整，使其能夠按照巷道頂底板的方向進行平行掘進。見圖1。

2.2 加強支護措施

以一定角度進行下山掘進過程中，施工巷道頂板處就會預留一個三角煤柱，此煤柱厚度范圍大約為0～2.4m之間，此處煤層相對不穩(wěn)定，受構造應力、爆破振動以及采動應力的作用，三角煤柱很難預留。因此，一旦出現大面積垮落煤，就會出現冒落區(qū)，高度最高可達2.4m。在此處，支護難度會進一步增大，要優(yōu)化支護技術和工藝，保證三角煤柱的穩(wěn)定性。具體做法如下：

（1）對三角煤柱進行維護時，要通過采用密集撞楔超前支護和永久支護相結合的方法，通過使用長度3.5m、Φ30mm 鋼針來進行密集撞楔超前支護。

（2）掘進至682m處，定線開始，下山掘進過程中的頂板位置也要隨之確定，之后在頂板進行密集鉆孔，鉆孔采用Y-123 型鉆機，角度大約為8°，鉆孔長度和大小分別為3.7m和Φ42mm。每排大約布置10個鉆孔，同時保持0.4m的鉆孔間距。

（3）鉆孔后，要在其中填裝鋼針、錨固劑，在施工過程中，要保證鋼針與設計頂板平行，手持鉆機對鋼針處加壓錨桿，時間要超過60s。

（4）施工鋼針結束大約2h后，才能開始進行爆破掘進，在進行下山掘進過程中，每茬炮進度要小于1m，并且在爆破后，施工進行永久支護。通過使用鋼筋拖梁、錨桿、錨索等進行聯合支護，在撞楔超前支護間隙處使用錨桿進行支護，每排要施工5根錨桿，配合長度4.1m鋼帶，使用長度為8.3m的鋼絞線進行頂板錨索支護，每排排距為2m，間距1.8m，配套0.8m的工字鋼梁。圖2為巷道支護設計圖。

（5）下山掘進大致2m后，要補打第二排撞楔支護，支護工藝與第一排相同，并且交錯布置，交錯重疊長度1.5m，直到下山掘進結束。

2.3 安全管理措施

（1）下山坡度在下山掘進過程中要控制好。同時每班都要保證現場有專業(yè)技術人員進行定線施工指導，可在一定程度上減少過斷層破碎帶時的找煤難度。

（2）下山掘進過程中，要進行撞楔超前支護對巷道頂板進行鉆孔，其鉆孔角度要與下山角度相同，結束鉆孔后，用風管清理鉆孔內的煤粉，避免了鉆孔堵塞，導致樹脂錨固不牢固。

（3）在錨固撞楔超前支護時，時間不能低于60s。

（4）在下山掘進過程中，采用松動爆破技術，炮孔深度要保持在0.6～1.0m范圍內，同時裝藥量要保證少于300g，每次操作時都不能高于3個。

（5）松動爆破施工過程中，要觀測頂板變化，及時進行永久支護，爆破后空頂距要低于0.8m。

（6）掘巷道在過斷層破碎帶時，要保證沿著12#煤層頂板平行掘進。

圖2 巷道支護設計圖

3 結論

15#煤軌道大巷過斷層破碎帶時，通過采用科學合理的施工工藝、安全管理措施和加強支護，有效解決了過斷層破碎帶時三角煤柱的控制問題，保證了巷道斷層破碎帶頂板的穩(wěn)定性，積累了過斷層破碎帶施工經驗。